Les contraintes résiduelles sont des contraintes dans le matériau qui sont introduites pendant la phase de traitement mais persistent une fois le produit fini, au lieu de disparaître une fois la source de contrainte supprimée. On pourrait considérer les contraintes résiduelles comme des contraintes laissées dans les composants fabriqués. Parfois, ces contraintes sont délibérément introduites pour maintenir les pièces en tension dans le but de prolonger la durée de vie et de fournir d’autres caractéristiques. Dans d’autres cas, des contraintes résiduelles sont introduites par accident et elles ne sont pas souhaitables.
Le traitement de matériaux comme les métaux et les plastiques implique souvent de la chaleur, ce qui peut contribuer au développement de contraintes résiduelles. La contrainte résiduelle de soudage, par exemple, est un problème avec certains composants métalliques. De même, des contraintes peuvent être créées avec des plastiques qui sont chauffés et moulés par injection. D’autres processus comme le laminage peuvent créer des contraintes similaires dans les matériaux qu’ils sont utilisés pour façonner ou travailler.
Lorsqu’une contrainte résiduelle n’est pas souhaitée et soigneusement contrôlée, elle peut devenir un problème. Les composants peuvent tomber en panne en raison d’une contrainte résiduelle non contrôlée ; un boulon pourrait éclater sans aucune pression, par exemple. Les contraintes résiduelles sont parfois imputées à des incidents tels que des défaillances de ponts lorsqu’aucune autre cause ne peut être déterminée. Ces contraintes sont difficiles à mesurer, surtout après qu’une défaillance d’un composant a endommagé une pièce, ce qui rend difficile l’étude et la distinction de la cause de la fissuration et d’autres problèmes.
Dans d’autres cas, des contraintes résiduelles sont réellement recherchées. Un exemple classique est le stress associé à l’enfoncement d’un clou. Lorsqu’un clou est enfoncé dans le bois, les contraintes résiduelles créées par le processus sont ce qui maintient le clou au lieu de lui permettre de ressortir. De même, les aubes et autres composants métalliques sont souvent réalisés avec des contraintes résiduelles pour limiter la fissuration et la fatigue. Dans ces cas, des étalonnages minutieux sont effectués pour déterminer le niveau de contrainte souhaité et le contrôler pendant la production afin que les composants soient produits avec les caractéristiques spécifiées.
Des équipements pouvant être utilisés pour effectuer des mesures de contraintes résiduelles sont disponibles. La mesure d’un tel stress est délicate car la plupart des équipements sont conçus pour mesurer le stress continu, tel que la tension créée par l’utilisation d’un outil. Le stress qui est essentiellement verrouillé dans un composant est plus difficile à mesurer. Les entreprises qui fabriquent des équipements pouvant être utilisés pour la mesure des contraintes résiduelles peuvent également proposer des services d’essais de matériaux qui permettent aux entreprises d’envoyer des composants pour les tests plutôt que d’effectuer leurs propres tests.